基于PCA法的沉积物质量评价模型构建及其应用
发布时间：2021-11-28 23:47
本研究针对我国沉积物质量评价存在的问题,基于近海沉积物监测常规指标和海洋沉积物质量标准,结合主成分分析法（PCA）构建了沉积物质量的评价指标体系和数学模型,划分出三类沉积物质量综合指数（F）的量化区间值,并在九龙江及毗邻海域进行了示范应用。模型结果显示九龙江口沉积物质量以二类为主,具有面源和点源的复合污染特征,关键区域为漳州近岸海域;单因子评价结果表明主要污染指标为Zn、Cu和Pb。评价结果较好地反应了沉积物环境质量现状,为九龙江口底质保护和治理提供了技术支撑。
【文章来源】：应用海洋学学报. 2020,39(04)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
2016年3月九龙江口调查站位
(1)主成分的分析结果。对假设样本中的10个因子进行了PCA分析，分析结果见表3，统计数据表明第一主成分特征根(λ1)为9.806，它解释了沉积物质量指标累积方差信息的98.060%，远大于85%的SPSS统计分析技术指标要求;而λ2的特征根为0.194，λ2之后远小于1，其解释累积方差信息和小于2%;根据初始特征值绘制的碎石图(图2)，从图中也可以直观看出，第二个公因子后的特征值变化趋缓。因此，只提取1个主成分，已经可解释约98.1%的指标信息，完全满足PCA分析的技术规定。(2)沉积物质量综合评价数学模型。10个沉积物质量标准的初始因子载荷见表4。
沉积物F值平面分布见图4，其分布呈现从河流→河口→近海，综合指数呈现逐渐降低的趋势，表明综合质量逐渐变好。本研究结果与林彩(2011)[23]、姜双城(2019)[24]的结论基本一致，在J10、J11、J12和J13等盐度较高的外海海域污染较轻、综合质量较好;而漳州开发区北部沿岸区沉积物质量较差，可能与当地家庭作坊、化工、拆船和码头较多有关，需要当地政府加强治理，防止沉积物质量进一步恶化。研究结果表明厦门海域的沉积物综合质量优于漳州海域，这与厦门市政府实施污水达标排放、退养还海、增殖放流等海洋生态环保政策有关。九龙江及毗邻海域具有点源和面源交叉污染的特征。大面污染主要源于陆源输入;而九龙江的点源污染主要集中在J4、J6和J15的邻岸海域，污染源可能主要由小企业和手工作坊造成。
【参考文献】：
期刊论文
[1]近海水质综合评价模型的构建及其应用——以九龙江口为例[J]. 姜双城,林培梅,蔡建堤,吴立峰,席英玉,杨妙锋,郑盛华,颜聪毅,吴水清. 广东海洋大学学报. 2019(05)
[2]基于PCA法的春、夏季东山湾海域富营养化特征[J]. 姜双城,林培梅,蔡玉婷,郑盛华,蔡建堤,许翠娅,杨妙峰,席英玉,钟硕良. 海洋学研究. 2015(01)
[3]九龙江口沉积物砷含量的分布特征及与环境因子的相关性[J]. 林珊珊,章蕾,袁东星,林方芳,高亚芹. 应用海洋学学报. 2014(02)
[4]九龙江河口上游表层沉积物中重金属赋存形态及生态风险[J]. 于瑞莲,余伟河,胡恭任,何海星,林承奇. 环境化学. 2013(12)
[5]九龙江口营养盐的分布、通量及其年代际变化[J]. 颜秀利,翟惟东,洪华生,李炎,郭卫东,黄晓. 科学通报. 2012(17)
[6]一致性沉积物质量基准（CBSQGs）及其在近海沉积物环境质量评价中的应用[J]. 吴斌,宋金明,李学刚,袁华茂,李宁. 环境化学. 2011(11)
[7]九龙江河口沉积物重金属污染评价[J]. 林彩,林辉,陈金民,陈维芬,林力斌,暨卫东. 海洋科学. 2011(08)
[8]九龙江口湿地表层沉积物氮的形态分布特征[J]. 潘齐坤,罗专溪,邱昭政,颜昌宙. 环境科学研究. 2011(06)
[9]双台子河口沉积环境质量综合评价[J]. 文梅,鞠莲,易柏林,万汉兴,张洪亮,邹立. 中国海洋大学学报(自然科学版). 2011(S1)
[10]九龙江河口区表层沉积物重金属元素分布特征及其沉积环境[J]. 和转,胡毅,陈坚. 台湾海峡. 2009(04)
本文编号：3525395
【文章来源】：应用海洋学学报. 2020,39(04)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
2016年3月九龙江口调查站位
(1)主成分的分析结果。对假设样本中的10个因子进行了PCA分析，分析结果见表3，统计数据表明第一主成分特征根(λ1)为9.806，它解释了沉积物质量指标累积方差信息的98.060%，远大于85%的SPSS统计分析技术指标要求;而λ2的特征根为0.194，λ2之后远小于1，其解释累积方差信息和小于2%;根据初始特征值绘制的碎石图(图2)，从图中也可以直观看出，第二个公因子后的特征值变化趋缓。因此，只提取1个主成分，已经可解释约98.1%的指标信息，完全满足PCA分析的技术规定。(2)沉积物质量综合评价数学模型。10个沉积物质量标准的初始因子载荷见表4。
沉积物F值平面分布见图4，其分布呈现从河流→河口→近海，综合指数呈现逐渐降低的趋势，表明综合质量逐渐变好。本研究结果与林彩(2011)[23]、姜双城(2019)[24]的结论基本一致，在J10、J11、J12和J13等盐度较高的外海海域污染较轻、综合质量较好;而漳州开发区北部沿岸区沉积物质量较差，可能与当地家庭作坊、化工、拆船和码头较多有关，需要当地政府加强治理，防止沉积物质量进一步恶化。研究结果表明厦门海域的沉积物综合质量优于漳州海域，这与厦门市政府实施污水达标排放、退养还海、增殖放流等海洋生态环保政策有关。九龙江及毗邻海域具有点源和面源交叉污染的特征。大面污染主要源于陆源输入;而九龙江的点源污染主要集中在J4、J6和J15的邻岸海域，污染源可能主要由小企业和手工作坊造成。
【参考文献】：
期刊论文
[1]近海水质综合评价模型的构建及其应用——以九龙江口为例[J]. 姜双城,林培梅,蔡建堤,吴立峰,席英玉,杨妙锋,郑盛华,颜聪毅,吴水清. 广东海洋大学学报. 2019(05)
[2]基于PCA法的春、夏季东山湾海域富营养化特征[J]. 姜双城,林培梅,蔡玉婷,郑盛华,蔡建堤,许翠娅,杨妙峰,席英玉,钟硕良. 海洋学研究. 2015(01)
[3]九龙江口沉积物砷含量的分布特征及与环境因子的相关性[J]. 林珊珊,章蕾,袁东星,林方芳,高亚芹. 应用海洋学学报. 2014(02)
[4]九龙江河口上游表层沉积物中重金属赋存形态及生态风险[J]. 于瑞莲,余伟河,胡恭任,何海星,林承奇. 环境化学. 2013(12)
[5]九龙江口营养盐的分布、通量及其年代际变化[J]. 颜秀利,翟惟东,洪华生,李炎,郭卫东,黄晓. 科学通报. 2012(17)
[6]一致性沉积物质量基准（CBSQGs）及其在近海沉积物环境质量评价中的应用[J]. 吴斌,宋金明,李学刚,袁华茂,李宁. 环境化学. 2011(11)
[7]九龙江河口沉积物重金属污染评价[J]. 林彩,林辉,陈金民,陈维芬,林力斌,暨卫东. 海洋科学. 2011(08)
[8]九龙江口湿地表层沉积物氮的形态分布特征[J]. 潘齐坤,罗专溪,邱昭政,颜昌宙. 环境科学研究. 2011(06)
[9]双台子河口沉积环境质量综合评价[J]. 文梅,鞠莲,易柏林,万汉兴,张洪亮,邹立. 中国海洋大学学报(自然科学版). 2011(S1)
[10]九龙江河口区表层沉积物重金属元素分布特征及其沉积环境[J]. 和转,胡毅,陈坚. 台湾海峡. 2009(04)
本文编号：3525395
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